JP3654949B2 - プレート式熱交換器のプレート構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、プレート式熱交換器で使用されるプレートの剛性を向上させるための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレート式熱交換器で使用される伝熱プレート（以下、単に「プレート」と称す）の一般的な構造を図４（ａ）（ｂ）に示す。このプレート（11）において、伝熱機能を奏するのは、三角堰と呼ばれる部分（Ａ）と、伝熱面と呼ばれる部分（Ｂ）とである。このうち、伝熱面（Ｂ）の表裏面には、平面から見てＶ字型に形成した山部（12ａ、12ｂ：ハッチングで示す）と谷部（13ａ）（13ｂ）とが交互に形成されている。この伝熱面（Ｂ）の表面に一方の媒体を、その裏面に他方の媒体を流すことにより、両媒体間で熱交換がなされる。
【０００３】
ところで、プレートの中には、図５（ａ）に示すように、山部（12）や谷部（13）の傾斜角度を異ならせて二種類の伝熱面（14）（15）を上下に区画形成したものがある。このプレート（11ａ）によれば、伝熱面（14）（15）を流下する媒体の速度が上下で変化するので、熱交換機能の多様化が期待できる。
【０００４】
ところが、この種のプレート（11ａ）では、伝熱面（14）（15）の境界部分において、上下の山部（12）（12）同士、あるいは、谷部（13）（13）同士を連続させることができない。そのため、何らの対策も講じなければ、境界部分では、図６に示すように、プレート成形が困難な形状となる。
【０００５】
そこで、従来では、図５（ａ）及び図７に示すように、伝熱面（14）（15）の境界部分に、山部（12）よりも低く且つ谷部（13）よりも高い分割溝（16）を一連に形成している。これにより、境界部分の金型形状が簡略化されるので、成形不良を回避することができる。
【０００６】
一方、プレートの製作工程では、プレス用金型のうち、伝熱面に相当する部分を複数個、例えば３つに分割し、真ん中の金型を適宜交換することにより、長さの異なる種々の形状のプレートを成形する場合があるが、この場合も上下の伝熱面で山部や谷部が不連続となってその境界部分に段部が形成され、図５（ａ）のプレート（11ａ）と同様の問題が生じるおそれがある。従って、この場合のプレート（11ｂ）でも図５（ｂ）に示すように、各伝熱面（21）（22）（23）の境界部分に同様の分割溝（16）を形成している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図５（ａ）（ｂ）から明らかなように、従来の分割溝は、プレートの幅方向を横断するごとくその全長にわたって一直線状に形成されている。そのため、縦方向に長いプレートや大型の重いプレート等の搬送時や取り扱い時に、プレートに曲げ方向の外力、具体的には、上下端部を接近させる方向の曲げ力が作用すると、分割溝に沿ってプレートが折れ曲がるおそれがある。これは、曲げ力によってプレートが折れ曲がろうとする方向と平行に分割溝が形成されているため、曲げ力が分割溝に集中的に作用するためである。
【０００８】
このように、プレートが折れ曲がると、ガスケット溝の変形により、プレート間のシール性が低下するおそれがあり、最悪の場合にはプレート全体が変形することも考えられる。
【０００９】
そこで、本発明は、あらゆる方向の曲げ力に対し、分割溝を有するプレートの剛性を向上させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、プレート伝熱面の山部及び谷部に不連続部分を有し、この不連続部分を通って伝熱面を横断する分割溝により伝熱面を区画形成したものにおいて、分割溝に屈曲部若しくは曲線部を設けている。
【００１１】
【作用】
伝熱面を横断する分割溝に屈曲部若しくは曲線部を設けると、分割溝は、プレートのあらゆる折れ方向に対して交差する方向に延びる部分を持つことになる。従って、上記構成によれば、あらゆる方向の曲げ力に対して分割溝の少なくとも一部分がリブのごとく作用して曲げ力に対抗し、分割溝のプレートの折れ方向と平行に延びる部分への集中荷重を軽減させるので、あらゆる方向の曲げ力に対してプレートの折れ曲がりを防止することが可能となる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１乃至図３に基づいて説明する。
【００１３】
図１に本発明の第１の実施例を示す。このプレート（１）は、図５（ａ）に示すプレート（11）に対応するもので、山部（２）や谷部（３）の傾斜角度を異ならせた二種類の伝熱面（４）（５）が、間に分割溝（６）を介在させて上下に区画形成されている。分割溝（６）は、プレート（１）の左右両端部に装着されたガスケット（７）間を、その幅方向を横断するごとく形成される。なお、この図面では、山部（２）と谷部（３）とを識別するためのハッチングの付記が省略されている。
【００１４】
分割溝（６）は、複数の屈曲部（８）を有する三角波状に形成される。これにより、分割溝（６）の大部分、具体的には屈曲部（８）を除く他の部分は、プレート（１）にその上下端部を接近させる方向の曲げ力を作用させた際のプレート（１）の折れ方向（ａ）（プレートの幅方向）と交差する方向に延びることとなる。この部分は、リブのごとき作用を呈して曲げ力に対抗するので、分割溝（６）のプレート（１）の折れ方向と平行に延びる部分（屈曲部（８）の近傍）への集中負荷を軽減させることができる。従って、プレート（１）の折れ曲がりを防止することが可能となる。
【００１５】
また、この分割溝（６）の大部分は、プレート（１）にその左右端部を接近させる方向の曲げ力が作用した際のプレート（１）の折れ方向（ｂ）（プレートの縦方向）に対してもこれと交差する方向に延びているので、このような曲げ力によるプレート（１）の折れ曲がりも防止することができる。同様の理由から、プレート（１）の斜め方向に負荷された曲げ力に対しても対抗することができ、その曲げ力によるプレート（１）の折れ曲がりを防止することができる。従って、あらゆる方向の曲げ力に対してプレート（１）の折れ曲がりを防止することができる。
【００１６】
図２及び図３に本発明の他の実施例を示す。なお、これらの図面では、伝熱面（４）（５）に設けた山部や谷部の図示を省略している。
【００１７】
図２（ａ）は、分割溝（６）を一つの屈曲部（８）を有する山型（谷型でもよい）に形成したものであり、同図（ｂ）は分割溝（６）を複数の屈曲部（８）を有する矩形波状に形成したものである。
【００１８】
図３（ａ）（ｂ）は、分割溝（６）を円弧状の曲線部（９）を有する形状に形成したものである。両図面では、複数の曲線部（９）を組み合わせた蛇行形状の分割溝（６）を例示しているが、分割溝（６）が一又は複数の曲線部（９）を有する限りその形状は任意である。曲線部（９）は、正確な円弧状である必要はなく、種々の曲率半径を有する任意の曲線であってもよい。
【００１９】
以上の説明では、本発明を図５（ａ）に示すプレート（11）に適用しているが、同図（ｂ）に示すプレート（11）にも同様に適用可能である。また、プレート伝熱面（４）（５）の幅方向に沿って横断させた分割溝（６）の形状のみを図示しているが、その他、伝熱面の縦方向や斜め方向に沿って横断させた分割溝にも同様の構成が適用可能である。
【００２０】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、プレートの剛性を増大させてあらゆる方向の曲げ力に対してプレートの折れ曲がりを防止することができる。従って、プレートの運搬時や取り扱い時にもプレートの変形を防止でき、ガスケット溝の変形によるシール性低下、あるいは、プレート全体の変形といった事態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるプレートの平面図である。
【図２】分割溝に屈曲部を設けた実施例を示す平面図である。
【図３】分割溝に曲線部を設けた実施例を示す平面図である。
【図４】（ａ）図は分割溝を具備しないプレートの平面図であり、（ｂ）図はその要部拡大斜視図である。
【図５】分割溝を有する従来のプレートの平面図である。
【図６】山部や谷部の不連続に対して何らの対策も施していないプレートの要部拡大斜視図である。
【図７】山部や谷部の不連続に対処すべく分割溝を設けたプレートの要部拡大斜視図である。
【符号の説明】
１ プレート
２ 山部
３ 谷部
４,５ 伝熱面
６ 分割溝
７ ガスケット
８ 屈曲部
10 曲線部

Claims (1)

1. プレート伝熱面の山部及び谷部に不連続部分を有し、この不連続部分を通って伝熱面を横断する分割溝により伝熱面を区画形成したものにおいて、分割溝に屈曲部若しくは曲線部を設けたことを特徴とするプレート式熱交換器のプレート構造。

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